FUBP1对PKD2蛋白表达的调控及其在遗传性多囊肾发展的作用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81570648
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0503.原发性肾脏疾病
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) is an inherited disorder that affects 0.2% of the population worldwide, resulting in billions of dollars each year in direct medical costs. Hemodialysis and transplantation are the only current treatments for ADPKD. ADPKD patients have one allele with mutations in PKD1, a large membrane receptor protein, or PKD2, a Ca-permeable cation channel. Progression to cyst formation follows a 'second hit', ie, somatic mutations or dosage reduction in the second allele. Cystogenesis can be due to either loss- or gain-of-function of PKD1 or PKD2; thus understanding how their cellular levels are regulated is critically important. . We recently reported the up-regulation of PKD2 translation by eIF2α through the 5' untranslated region (5'UTR) of PKD2 mRNA.Our preliminary experiments identified a 3’UTR fragment called 3FI and its binding protein called far upstream element-binding protein 1 (FUBP1) that together inhibit PKD2 translation and regulate PKD2-associated disorders in zebrafish, but the underlying mechanism is unclear. Here we will furst study the molecular pathway underlying this regulation using cultured cells. We will then use zebrafish and mouse models to investigate the cellular pathway that underlies how PKD2-associated cystic diseases are regulated by 3FI and FUBP1. .RESEARCH PLAN. Aim 1. Investigate the mechanism underlying the regulation of PKD2 translation by FUBP1 in cultured cells. We will first determine the importance of the 3FI-FUBP1 and FUBP1-4EBP1 bindings for the regulation of PKD2 translation by FUBP1, through which we will also identify FUBP1 peptides that reduce the 3FI-FUBP1 and FUBP1-4EBP1 bindings. .Aim 2: Examine how FUBP1 regulates PKD2-associated disorders in zebrafish. We will determine whether disruption of complex 3FI-FUBP1-4EBP1, by FUBP1 reduction or blocking peptides, reduces the disease severity in larval PKD2+/- zebrafish, through which we will also identify short peptide inhibitors with therapeutic potentials. FUBP1 and PKD2 knockout fish lines will be obtained using CRISPRs. .Aim 3. Examine regulation of PKD2-associated renal and hepatic cystogenesis by FUBP1 in mice. We will generate PKD2+/-/FUBP1+/- double knockout mice through cross-breeding between our PKD2+/- and FUBP1+/- mice and examine whether FUBP1 dosage reduction increases PKD2 expression and reduces cystic severity associated with PKD2+/-. We will also examine whether membrane-permeable peptide inhibitors reduce the cystic severity through increasing PKD2 protein expression. .SIGNIFICANCE. This project is novel in studying the regulation of PKD2 dosage and associated pathogenesis via a cellular pathway linking PKD2 3’UTR, FUBP1 and the translation initiation complex. By mapping the involvement of this pathway in the regulation of ADPKD by FUBP1, we will gain insights into the mechanism of renal and hepatic cystogenesis, and identify therapeutic peptide inhibitors against mouse ADPKD.
全世界有数千万人受遗传性多囊肾疾病(ADPKD)困扰,患者因缺乏治疗药物要靠透析维持或肾移植。ADPKD还导致肝和胰腺囊肿、心脑血管瘤及高血压等。ADPKD源于PKD1或PKD2的一个等位基因种系突变及随后经历“二次打击”造成的,包括蛋白表达减少或另一等位基因产生后天突变。囊肿病变细胞中只有20-43%具有后天突变,其余则源于蛋白量下降。最近我们报道了细胞合成因子eIF2α通过PKD2 RNA的5’端调控其蛋白表达,预实验也发现RNA结合蛋白 FUBP1和PKD2 3’端能负调控PKD2蛋白翻译及斑马鱼的相关疾病,但机制还不清楚。本课题首先用细胞模型揭示FUBP1和PKD2 3’端调控PKD2蛋白翻译的机制,其次用斑马鱼研究FUBP1如何调控PKD2相关的疾病,最后用双基因敲除小鼠研究FUBP1调控PKD2+/-鼠肾及肝囊肿发展的机理并筛选抑制短肽,为获得治疗ADPKD短肽药物提供新依据。

结项摘要

全世界有数千万人受遗传性多囊肾疾病(ADPKD)困扰,患者因缺乏治疗药物要靠透析维持或肾移植。ADPKD还导致肝和胰腺囊肿、心脑血管瘤及高血压等。ADPKD源于PKD1或PKD2的一个等位基因种系突变及随后经历“二次打击”造成的,包括蛋白表达减少或另一等位基因产生后天突变。囊肿病变细胞中只有20-43%具有后天突变,其余则源于蛋白量下降。最近我们报道了细胞合成因子eIF2α通过PKD2 RNA的5’端调控其蛋白表达,预实验也发现RNA结合蛋白 FUBP1和PKD2 3’端能负调控PKD2蛋白翻译及斑马鱼的相关疾病,但机制还不清楚。本课题首先用细胞模型揭示FUBP1和PKD2 3’端调控PKD2蛋白翻译的机制,其次用斑马鱼研究FUBP1如何调控PKD2相关的疾病。鉴于PKD2在多囊肾疾病ADPKD中的重要作用,我们深入开展研究调控PKD2(又称为TRPP2)及其他TRP通道功能关键氨基酸以及其调控机制研究,同时还研究了引起ADPKD疾病另一个关键的基因PKD1的功能。PKD1通过PKR-eIF2α信号通路抑制eIF2α磷酸化并调控细胞凋亡。本项目的完成,完善了多囊肾相关蛋白PKD2,如何被FUBP1以及其他因素如自身内在的氨基酸残基调控,为后续治疗ADPKD疾病提供新的策略。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Far Upstream Element-Binding Protein 1 Binds the 3' Untranslated Region of PKD2 and Suppresses Its Translation.
  • DOI:
    10.1681/asn.2015070836
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    J Am Soc Nephrol
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Zheng Wang;Shen Fan;Hu Ruikun;Roy Birbickram;Yang JungWoo;Wang Qian;Zhang Fan;King Jennifer C;Sergi Consolato;Liu Song-Mei;Cordat Emmanuelle;Tang Jingfeng;Cao Ying;Ali Declan;Chen Xing-Zhen
  • 通讯作者:
    Chen Xing-Zhen
Regulation of TRPP3 Channel Function by N-terminal Domain Palmitoylation and Phosphorylation.
通过 N 端结构域棕榈酰化和磷酸化调节 TRPP3 通道功能。
  • DOI:
    10.1074/jbc.m116.756544
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    J Biol Chem
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zheng Wang;Yang JungWoo;Beauchamp Erwan;Cai Ruiqi;Hussein Shaimaa;Hofmann Laura;Li Qiang;Flockerzi Veit;Berthiaume Luc G;Tang Jingfeng;Chen Xing-Zhen
  • 通讯作者:
    Chen Xing-Zhen
STYK1 promotes autophagy through enhancing the assembly of autophagy-specific class III phosphatidylinositol 3-kinase complex I
STYK1 通过增强自噬特异性 III 类磷脂酰肌醇 3-激酶复合物 I 的组装来促进自噬
  • DOI:
    10.1080/15548627.2019.1687212
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Autophagy
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Zhou Cefan;Qian Xuehong;Hu Miao;Zhang Rui;Liu Nanxi;Huang Yuan;Yang Jing;Zhang Juan;Bai Hua;Yang Yuyan;Wang Yefu;Ali Declan;Michalak Marek;Chen Xing Zhen;Tang Jingfeng
  • 通讯作者:
    Tang Jingfeng
Hydrophobic pore gates regulate ion permeation in polycystic kidney disease 2 and 2L1 channels (vol 9, 2302, 2018)
疏水孔门调节多囊肾病 2 和 2L1 通道中的离子渗透(第 9 卷、2302、2018)
  • DOI:
    10.1038/s41467-019-09422-4
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Zheng Wang;Yang Xiaoyong;Hu Ruikun;Cai Ruiqi;Hofmann Laura;Wang Zhifei;Hu Qiaolin;Liu Xiong;Bulkley David;Yu Yong;Tang Jingfeng;Flockerzi Veit;Cao Ying;Cao Erhu;Chen Xing Zhen
  • 通讯作者:
    Chen Xing Zhen
Identification and characterization of hydrophobic gate residues in TRP channels.
TRP 通道中疏水门残基的鉴定和表征。
  • DOI:
    10.1096/fj.201700599rr
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    The FASEB Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zheng Wang;Hu Ruikun;Cai Ruiqi;Hofmann Laura;Hu Qiaolin;Fatehi Mohammad;Long Wentong;Kong Tim;Tang Jingfeng;Light Peter;Flockerzi Veit;Cao Ying;Chen Xing-Zhen
  • 通讯作者:
    Chen Xing-Zhen

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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